CC BY
5УДК 619:616.98
ПРОБЛЕМЫ ИЗЫСКАНИЯ ИММУНОСТИМУЛЯТОРОВ, НАПРАВЛЕНИЯ, РЕЗУЛЬТАТЫ
Л.Н. Фетисов - ведущий научный сотрудник, к.в.н., ОЯСГО: 0000-00022618-1079, БРГЫ-код: 8809-2266, АиШогГО: 508873 А.А. Зубенко - главный научный сотрудник, д.б.н., ОЯСГО: 0000-0001-79437667, БРШ-код: 7776-8122, АиШогГО: 180846 А.Е. Святогорова - младший научный сотрудник, к.с.-х.н., ОЯСГО: 00000003-4233-1740, БРШ-код: 2369-0027, АиШогГО: 719399 Э. Н. Авагян - аспирант, ОЯСГО: 0009-0005-1466-5972
Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский ветеринарный институт - филиал федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный Ростовский аграрный научный центр»
Аннотация. Иммуномодуляторы широко используются для усиления специфической иммунотерапии и иммунопрофилактики,а также экстренной индукции неспецифической резистентности в эпидемически опасной ситуации, при встрече с неизвестным возбудителем и в других случаях повышенного риска возникновения, инфекции или при малой эффективности традиционных терапевтических средств. В СКЗНИВИ в течение ряда лет также ведутся работы в направлении создания биоорганических комплексов с иммуностимулирующей активностью. Синтезированы биоорганические комплексы, представляющие собой полиэлектролиты в виде поликатионов и полианионов, сопряженные с полисахаридами или с поливиниловым спиртом. Проведены испытания иммуномоделирующих свойств новых соединений. Были разработаны методы присоединения полимеров к веществам белковой и углеводной природы. Параллельно была отработана методика отбора стимуляторов антителогенеза, которая заключалась в иммунизации кроликов модельным антигеном (бычьим сывороточным альбумином) в смеси с известным адъювантом и в смеси с полиэлектролитами и в определении титров гемагглютинирующих антител с помощью реакции непрямой гемагглютинации (РНГА).
Ряд синтезированных полианионов при конъюгации с гаптеном (6 -амино - пеницилановая кислота) вызывают выраженный иммунный ответ на гаптен. Титры в РНГА достигали величин 1: 160 - 1: 640.
Ключевые слова: иммуностимуляторы, неспецифическая резистентность, антителогенез, полиэлектролиты, поликатионы, полианионы
PROBLEMS OF FINDING IMMUNOSTIMULANTS, DIRECTIONS,
RESULTS
L.N. Fetisov - Leading Researcher, Ph.D.,ORCID: 0000-0002-2618-1079, SPINcode: 8809-2266, AuthorlD: 508873 A.A. Zubenko - Chief Researcher, Doctor of Biological Sciences, ORCID: 00000001-7943-7667, SPIN-code: 7776-8122, AuthorlD: 180846 A. E. Svyatogorova - junior researcher, PhD, ORCID: 0000-0003-4233-1740,
SPIN-code: 2369-0027, AuthorID: 719399 E.N. Avagyan - Research Laboratory Assistant, ORCID: 0009-0005-1466-5972,
SPIN: 2369-0027, AuthorID: 719399
«North-Caucasus Zonal Scientific Research Veterinary Institute «-Branch of the Federal State Budget Scientific Institution «Federal Rostov Agricultural Research
Centre»
Annotation. Immunomodulators are widely used to enhance specific immunotherapy and immunoprophylaxis, as well as emergency induction of nonspecific resistance in an epidemiologically dangerous situation, when encountering an unknown pathogen and in other cases of increased risk of infection or with low effectiveness of traditional therapeutic agents. For a number of years, SKZNIV has also been working towards the creation of bio-organic complexes with immunostimulating activity. Bioorganic complexes representing polyelectrolytes in the form of polycations and polyanions conjugated with polysaccharides or with polyvinyl alcohol have been synthesized. Tests of immunomodulating properties of new compounds have been carried out. Methods of joining polymers to substances of protein and carbohydrate nature have been developed. In parallel, a method for selecting antibody-genesis stimulants was developed, which consisted in immunizing rabbits with a model antigen (bovine
serum albumin) mixed with a known adjuvant and mixed with polyelectrolytes and in determining the titers of hemagglutinating antibodies using an indirect hemagglutination reaction (RNGA).
A number of synthesized polyanions during conjugation with hapten (6 -amino - penicylanic acid) they cause a pronounced immune response to hapten. The titers in the RNGA reached values of 1:160 - 1:640.
Key words: immunostimulants, nonspecific resistance, antibody genesis, polyelectrolytes, polycations, polyanions
Введение. В связи с быстрым увеличением числа возбудителей, обладающих множественной устойчивостью к антимикробным средствам, а также в связи с высокой частотой ассоциированных инфекций, резким повышением агрессивности условно-патогенной флоры, существованием L-форм бактерий и значительным количеством серьезных осложнений, антибиотикотерапия становится всё менее эффективной и более сложной. Существует мнение, что именно значительные успехи в применении антибиотиков в 50-60-е годы 20-го столетия в значительной мере привели к ослаблению внимания к инфекционной иммунологии вообще и проблеме неспецифической стимуляции в частности. Особую тревогу вызывает рост числа инфекций, вызываемых грамнегативными бактериями с их частой природной или приобретенной полирезистентностью к большинству антибиотиков [1].
Течение инфекционного процесса осложняется, а трудности терапии существенно усугубляются при поражении иммунной системы и механизмов неспецифической защиты.
Помимо того, большинство антибиотиков также оказывают иммунодепрессивное действие (Николаев А.И.,1969; Караев З.О.,1977), которое отражается на их эффективности (Чейн Е., 1976), а полирезистентные к антибиотикам штаммы возбудителей особенно устойчивы к действию факторов естественного иммунитета (Темпер Р. М., Маслова Т. Н., 1969).
Средства, направленные на повышение неспецифической резистентности, ранее расценивавшиеся как вспомогательные, теперь рассматриваются как особенно важные в системе профилактики и терапии при инфекционных заболеваниях (Билибин А. Ф., 1978; Петровская В. Г., 1980; Чучалин А. Г. и др., 1981). В своей книге «Стимуляторы иммунитета» Лазарева Д.Н. и Алехин Е.К. (1985) пишут о значении разработки новых средств для повышения неспецифической резистентности [1]. Семенов Б.Ф. (1979) и Василев Ч. (1980) считают, что кроме коррекции нарушений антиинфекционных механизмов и повышения эффективности антибактериальной терапии, неспецифические стимуляторы могут оказаться весьма ценными для усиления специфической иммунотерапии и иммунопрофилактики, экстренной индукции неспецифической резистентности в эпидемически опасной ситуации, при встрече с неизвестным возбудителем и в других случаях повышенного риска возникновения, инфекции или безуспешности традиционных средств терапии.
Видные иммунологи Р.В. Петров и Р.М. Хаитов [7, 9] считали, что сегодня важная задача создать такой биоорганический комплекс, который обеспечил бы стойкий иммунный ответ организма на данный антиген, вопреки его низкой генетически обусловленной реактивности. Такая цель, по их мнению, стоит при разработке искусственных вакцин. Антигены возбудителей малярии, гриппа, гепатита, венерических болезней, африканской чумы свиней и многих других заболеваний относятся к ряду слабых антигенов, к которым не развивается выраженный иммунный ответ. Поискам путей и средств обхода Т-клеточного иммунитета и IR - генного контроля посвящены многие работы Р.В.Петрова, Р.М.Хаитова и В.А.Кабанова [6, 7, 8, 9]. Их итогом стало обнаружение высокоэффективных в этом отношении веществ - неприродных полиэлектролитов с молекулярной массой в пределах от 10 до 100 кД. Введение этих веществ в организм иммунизируемых животных активировало миграцию Т - и В-лимфоцитов,
способствовало их взаимодействию и в значительной мере замещало вспомогательную функцию Т-лимфоцитов: в присутствии этих веществ В-лимфоциты включались без помощи Т-лимфоцитов [8]. Расчет на то, что могут быть получены Т- независимые и IR - независимы антигены, оправдался. Искусственные антигенные комплексы, включающие в себя слабые антигены и полиэлектролитные носители приобретали качества сильных антигенов, стимулирующих иммунный ответ при однократной иммунизации и без применения дополнительных стимуляторов [8, 9].
В современной научной литературе имеется много информации по разработке средств повышения специфического иммунитета и стимуляции неспецифической резистентности различных видов животных. Так, Luiz Gonzaga A. dos S. Filho et al. (2023) в своей работе сообщают о проблемах и успехах в разработке средств стимуляции и устойчивости аквакультуры белых креветок [10].
Thu Nguyen, Khalid Shahin, Brenda Allan et al. (2022) в своей статье представили результаты поиска природных иммуностимуляторов в рядах неметилированных олигодезоксинуклеотидов, полиинозино-
полицитидиловой кислоты и птичьих антимикробных пептидов [11].
Marcia Kelly Reis Dias et al. (2020), исходя из того, что Saccharomyces cerevisiae, богаты биологически активными ингредиентами и питательными веществами, такими как незаменимые аминокислоты, пептиды, углеводы клеточной стенки, нуклеотиды и витамины группы В, разработали рационы с этими иммуностимулирующими продуктами. Применение таких рационов улучшает показатели роста и иммунитет выращиваемой рыбы [12].
В СКЗНИВИ в течение ряда лет также ведутся работы в направлении создания биоорганических комплексов с иммуностимулирующей активностью [3, 4, 5].
Целью исследований было разработать новые вещества для коррекции неспецифической резистентности животных и усиления специфической иммунопро филактики.
Решались задачи.
1) Синтезировать биоорганические комплексы двух типов: первые представляют собой полиэлектролиты в виде поликатионов и полианионов, сопряженные с полисахаридами или с поливиниловым спиртом; вторые -адъюванты в виде смеси жирной кислоты (С12-С22) и N N диметиламинопропиламида жирной кислоты (С12-С22).
2) Провести испытания иммуномоделирующих свойств новых соединений.
Материалы и методы. Модельными антигенами служили бычий сывороточный альбумин (БСА) и в качестве гаптена 6-амино-пенициллановая кислота. Уровень клеточного иммунитета оценивали по фагоцитарной активности нейтрофилов. Уровень антителогенеза определяли по титрам гемаглютинирующих антител с помощью с помощью РНГА.
Результаты проведённых исследований. В процессе поиска средств для усиления специфической иммунотерапии и иммунопрофилактики, экстренной индукции неспецифической резистентности в эпизоотически опасной ситуации в СКЗНИВИ разработаны методы синтеза новых полиэлектролитов:
сополимеров - винилпирролидона, акриловой кислоты и эфиров акриловой кислоты, модифицированных гидразидными группировками;
полимеров на основе крахмала и поливинилового спирта, модифицированных окислением гипохлоритом натрия и йодной кислотой;
полиэлектролитов на основе синтетических гидроксилсодержащих полимеров.
Были разработаны также методы присоединения полимеров к веществам белковой и углеводной природы. Параллельно отработали методику отбора стимуляторов антителогенеза, которая заключалась в иммунизации кроликов модельным антигеном (бычьим сывороточным альбумином) в смеси с известным адъювантом и в смеси с
полиэлектролитами и в определении титров гемагглютинирующих антител с помощью реакции непрямой гемагглютинации (РНГА).
Ряд синтезированных полианионов «306», «307», «337», «342» и «347» (указаны номера из лабораторных журналов) при конъюгации с гаптеном (6 -амино - пеницилановая кислота) вызывают выраженный иммунный ответ на гаптен. Титры в РНГА достигали величин 1: 160 - 1: 640.
Примером стимуляции неспецифической резистентности приводим поликатион «481» на основе природного полисахарида (крахмала). Поликатион «481», введенный однократно в дозе 50 мг/кг массы тела за три дня до гамма-облучения, предохранял от гибели 80% крысят при 100%-й гибели в контроле.
Поликатионы «578», «721» и полианион «611» стимулируют фагоцитарную активность нейтрофилов: увеличивается как число фагоцитирующих клеток (в 1,6 раза), так и интенсивность фагоцитоза (в 2,8 раза).
Полимеры, синтезированные взаимодействием производных бензимидазола и имидазола с поливиниловым спиртом (поликатионы), усиливают бактерицидную активность сыворотки крови на 20 - 30%. Было также установлено, что титры антител в сыворотках крови животных, иммунизированных конъюгатами этих полимеров с антигенами в 8 - 32 раза превышают таковые в контрольных группах, иммунизированных только антигенами.
Заключение. Результаты испытаний синтезированных полиэлектролитов на основе полианионов и поликатионов позволили прийти к выводу о перспективах разработки на основе этих веществ иммуномодуляторов для использования их в двух направлениях: для получения конъюгатов с антигенами бактериального и вирусного происхождения с целью усиления их иммуногенности и для стимуляции неспецифической резистетности организма животных.
Литература
1. Лазарева Д.Н., Алехин Е.К. Стимуляторы иммунитета. - М.: Медицина, 1985. - С.4-13.
2. Евстифеев В.В., Нигматуллина Д.И., Хусаинова Ф.М. Барбарова Л.А. Усовершенствование инактивированной эмульсионной вакцины против хламидиоза рогатого скота// Ветеринарный врач.2014. - №1. - С.38-42
3. Зубенко А.А., Фетисов Л.Н. Синтез и испытание новых иммуностимуляторов//Проблемы ветеринарии Северного Кавказа / Сб. науч.тр. - Новочеркасск. -1997. - С.240-241],
4. Зубенко А.А., Фетисов Л.Н. Пат. РФ №2051156 «Производные полиоснования, обладающие антибактериальной и иммуностимулирующей активностью», дата Госрегистрации 27.12.1995.
5. Зубенко А.А., Кравченко Т.Ф., Кименко А.А. и др. Пат.РФ № 2634247 «Способ стимуляции иммунного ответа и препарат для его осуществления», дата Госрегистрации 24.10.2017
6. Кабанов В.А., Петров Р.В., Хаитов Р.М./Ж.Всес.хим. общества. -1982. - Т.27. - №4. - С.57
7. Петров Р.В. От искусственных антигенов к искусственным вакцинам/ Природа, 10, 1984. - С. 3 - 13
8. Петров Р.В., Жданов В.М., Кабанов В.А., Хаитов Р.М. и др. -Иммунология, 1984. - №4. - С.12
9. Петров Р.В., Хаитов Р.М. Иммуногены и вакцины нового поколения/ М.: ГЭОТАР - Медиа, 2011. - 608 с.
10. Luiz Gonzaga A. dos S.Filho , Fabio M. Diniz , Alitiene M.L. Pereira Chapter 9 - Immunostimulants derived from plants and algae to increase resistance of pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) against vibriosis Studies in Natural Products Chemistry Volume 77, 2023, Pages 297-337 https://doi.org/10.1016/B978-0-323-91294-5.00009-9
11.Thu Nguyen, Khalid Shahin , Brenda Allan, Mishal Sarfraz, Colette Whel er, Volker Gerdts, Wolfgang Köster, Arshud Dar Enhancement of protective
efficacy of innate immunostimulant based formulations against yolk sac infection in young chicks Poultry Science Volume 101, Issue 11, November 2022, 102119 https://doi.org/10.1016/j.psj.2022.102119
12. Marcia Kelly Reis Dias , Eliane Tie Oba Yoshioka , Anselmo Fortunato Ruiz Rodriguez , Ricardo Amaral Ribeiro , Fernando Sergio Escocio Drummond Viana Faria , Rodrigo Otavio Almeida Ozorio , Marcos Tavares-Dias Growth and hematological and immunological responses of Arapaima gigas fed diets supplemented with immunostimulant based on Saccharomyces cerevisiae and subjected to handling stress Aquaculture Reports Volume 17, July 2020, 100335 https://doi.org/10.1016/j.aqrep.2020.100335
References
1. Lazareva D.N., Alyokhin E.K. Immune stimulators. - M.: Medicine, 1985. - pp. 4-13.
2. Evstifeev V.V., Nigmatullina D.I., Khusainova F.M. Barbarova L.A. Improvement of inactivated emulsion vaccine against cattle chlamydia// Veterinarian.2014. - No.1. - p. 38-42
3. Zubenko A.A., Fetisov L.N. Synthesis and testing of new immunostimulants//Problems of veterinary medicine of the North Caucasus / Collection of scientific tr. - Novocherkassk. -1997. - pp.240-241],
4. Zubenko A.A., Fetisov L.N. Patent of the Russian Federation No. 2051156 "Polybasin derivatives with antibacterial and immunostimulating activity", date of State Registration 27.12.1995.
5. Zubenko A.A., Kravchenko T.F., Kymenko A.A., etc. Pat.RF No. 2634247 "Method of stimulating the immune response and a drug for its implementation", date of State Registration 24.10.2017
6. Kabanov V.A., Petrov R.V., Khaitov R.M./Zh.Vses.chem.society. - 1982. - Vol.27. - No. 4. - p.57
7. Petrov R.V. From artificial antigens to artificial vaccines/ Nature, 10, 1984. - pp. 3-13
8. Petrov R.V., Zhdanov V.M., Kabanov V.A., Khaitov R.M. et al. -Immunology, 1984. - No.4. - p.12
9. Petrov R.V., Khaitov R.M. Immunogens and vaccines of the new generation/ M.: GEOTAR - Media, 2011. - 608 p.
10. Luiz Gonzaga A. dos S.Filho , Fabio M. Diniz , Alitiene M.L. Pereira Chapter 9 - Immunostimulants derived from plants and algae to increase resistance of pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) against vibriosis Studies in Natural Products Chemistry Volume 77, 2023, Pages 297-337 https://doi.org/10.1016/B978-0-323-91294-5.00009-9
11. Thu Nguyen, Khalid Shahin , Brenda Allan, Mishal Sarfraz, Colette Wheler, Volker Gerdts, Wolfgang Köster, Arshud Dar Enhancement of protective efficacy of innate immunostimulant based formulations against yolk sac infection in young chicks Poultry Science Volume 101, Issue 11, November 2022, 102119 https://doi.org/10.1016/j.psj.2022.102119
12. Marcia Kelly Reis Dias , Eliane Tie Oba Yoshioka , Anselmo Fortunato Ruiz Rodriguez , Ricardo Amaral Ribeiro , Fernando Sergio Escocio Drummond Viana Faria , Rodrigo Otavio Almeida Ozorio , Marcos Tavares-Dias Growth and hematological and immunological responses of Arapaima gigas fed diets supplemented with immunostimulant based on Saccharomyces cerevisiae and subjected to handling stress Aquaculture Reports Volume 17, July 2020, 100335 https://doi.org/10.1016/j.aqrep.2020.100335
